中國科學家主導研究證實黑洞M87自旋 符合廣義相對論

據新華社報道，由中國科學家主導、全球45個科研機構組成的國際科研團隊共同努力之下，證明人類首次用肉眼「看見」的黑洞M87確實在自旋，這一現象符合愛因斯坦廣義相對論的相關預測。相關研究成果9月27日發表在國際學術期刊《自然》（Nature）。

M87在不同年份的噴流結構（觀測頻段為43GHz）。科研人員制圖

傾斜吸積盤模型的示意圖。 科研人員制圖

由「事件視界望遠鏡」（EHT）合作組織於2019年拍攝的M87超大質量黑洞（左）；和PRIMO演算法生成的更精細的新圖像（右）。 路透社

在3.5毫米波長觀測到的M87黑洞及噴流同框「全景圖」。 路透社

M87黑洞（想象圖）路透社

據最新論文的第一作者兼通訊作者、之江實驗室博士後崔玉竹介紹，利用甚長基線干涉測量（VLBI）技術，科研人員在解析M87黑洞噴流結構過程中，驚訝地發現東亞VLBI網在2017年3月觀測到的M87黑洞噴流指向，與以往有所不同。

首次觀測證實黑洞確實自旋

發現蛛絲馬跡後，科學家深入分析近23年來全球多個VLBI網的觀測數據，最終發現M87黑洞噴流呈現周期性擺動，擺動周期約為11年，振幅約為10度。是首次為黑洞自旋理論提供了最有力的觀測證據。

活動星係中心的超大品質黑洞，堪稱宇宙中最具破壞性的神秘天體之一。它們引力巨大，通過吸積盤「吃進」大量物質，同時又將物質以接近光速的高速「吐出來」，力量之大可以「吐到」數千光年以外。宇宙中到底有什麼力量可以改變黑洞噴流方向，使其産生周期性擺動呢？

廣義相對論預言參考系拖曳

在更深入的研究中，科研團隊基於觀測結果進行了大量理論調研和細致分析，並使用超級電腦結合最新數據進行了數值模擬。結果證實：當吸積盤的旋轉軸與黑洞的自旋軸存在夾角時，會因「參考系拖曳效應」（frame-dragging effect）導致整個吸積盤的擺動，而噴流受吸積盤的影響也會産生擺動。這一現象符合愛因斯坦的廣義相對論預測的「如果黑洞處於旋轉狀態，會導致參考系拖曳效應」。

雲南大學中國西南天文研究所副研究員林偉康表示，雖然自旋是黑洞理論的基礎假設，但此前並沒有直接觀測證實。此次研究成功地將M87黑洞噴流動力學，與該星係中心超大品質黑洞狀態聯繫起來，在支撐基礎理論的同時，為進一步揭開黑洞的神秘面紗提供了關鍵要素。=

被觀測到的黑洞位於室女座一個巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質量約為太陽的65億倍。2019年，科學家首次發布M87黑洞的圖像，此後持續開展對M87黑洞的觀測研究。

—

《星島頭條》APP經已推出最新版本，請立即更新，瀏覽更精彩內容：https://bit.ly/3yLrgYZ